通信原理信号源实验报告

时间：2021-09-30　来源：博通范文网本文已影响人

信号源实验实验报告 (本实验包括 CPLD 可编程数字信号发生器实验与模拟信号源实验,共两个实验。) 一、实验目的 1、熟悉各种时钟信号的特点及波形。

2、熟悉各种数字信号的特点及波形。

3、熟悉各种模拟信号的产生方法及其用途。

4、观察分析各种模拟信号波形的特点。

二、实验内容 1、熟悉 CPLD 可编程信号发生器各测量点波形。

2、测量并分析各测量点波形及数据。

3、学习 CPLD 可编程器件的编程操作。

4、测量并分析各测量点波形及数据。

5、熟悉几种模拟信号的产生方法,了解信号的来源、变换过程与使用方法。

三、实验器材 1、信号源模块

一块 2、连接线

若干 3、20M 双踪示波器

一台四、

实验原理 ( ( 一) )D CPLD 可编程数字信号发生器实验实验原理

CPLD 可编程模块用来产生实验系统所需要的各种时钟信号与各种数字信号。它由 CPLD可编程器件 ALTERA 公司的 EPM240T100C5、下载接口电路与一块晶振组成。晶振 JZ1 用来产生系统内的 32、768MHz 主时钟。

1、CPLD 数字信号发生器包含以下五部分: 1) 时钟信号产生电路将晶振产生的32、768MH Z 时钟送入CPLD内计数器进行分频,生成实验所需的时钟信号。通过拨码开关 S4 与 S5 来改变时钟频率。有两组时钟输出,输出点为“CLK1”与“CLK2”,S4

控制“CLK1”输出时钟的频率,S5 控制“CLK2”输出时钟的频率。

2) 伪随机序列产生电路通常产生伪随机序列的电路为一反馈移存器。它又可分为线性反馈移存器与非线性反馈移存器两类。由线性反馈移存器产生出的周期最长的二进制数字序列称为最大长度线性反馈移存器序列,通常简称为 m 序列。

以 15 位 m 序列为例,说明 m 序列产生原理。

在图 1-1 中示出一个 4 级反馈移存器。若其初始状态为(0 1 2 3, , , a a a a)＝(1,1,1,1),则在移位一次时 1 a 与 0 a 模 2 相加产生新的输入41 1 0 a   ,新的状态变为(1 2 3 4, , , a a a a)＝(0,1,1,1),这样移位 15 次后又回到初始状态(1,1,1,1)。不难瞧出,若初始状态为全“0”,即“0,0,0,0”,则移位后得到的仍然为全“0”状态。这就意味着在这种反馈寄存器中应避免出现全“0”状态,不然移位寄存器的状态将不会改变。因为 4 级移存器共有 24 =16 种可能的不同状态。除全“0”状态外,剩下 15 种状态可用,即由任何 4 级反馈移存器产生的序列的周期最长为 15。

a 3 a 2 a 1 a 0+输出图 1-1

15 位 m 序列产生信号源产生一个 15 位的 m 序列,由“PN”端口输出,可根据需要生成不同频率的伪随机码,码型为 1111,频率由 S4 控制,对应关系如表 1-2 所示。

3) 帧同步信号产生电路信号源产生 8K 帧同步信号,用作脉冲编码调制的帧同步输入,由“FS”输出。

4) NRZ 码复用电路以及码选信号产生电路码选信号产生电路:主要用于 8 选 1 电路的码选信号;NRZ 码复用电路:将三路八位串行信号送入 CPLD,进行固定速率时分复用,复用输出一路 24 位 NRZ 码,输出端口为“NRZ”,码速率由拨码开关 S5 控制,对应关系见表 1-2。

5) 终端接收解复用电路将 NRZ 码(从“NRZIN”输入)、位同步时钟(从“BS”输入)与帧同步信号(从“FSIN”输入)送入 CPLD,进行解复用,将串行码转换为并行码,输出到终端光条(U6 与 U4)显示。

2、24 位 NRZ 码产生电路

本单元产生 NRZ 信号,信号速率根据输入时钟不同自行选择,帧结构如图 1-2 所示。帧长为 24 位,其中首位无定义(本实验系统将首位固定为 0),第 2 位到第 8 位就是帧同步码(7位巴克码 1110010),另外 16 位为 2 路数据信号,每路 8 位。此 NRZ 信号为集中插入帧同步码时分复用信号。光条(U1、U2 与 U3)对应位亮状态表示信号 1,灭状态表示信号 0。

× 1 1 1 0 0 1 0 × × × × × × × × × × × × × × × ×无定义位帧同步码数据1 数据2 图 1-2 帧结构 1) 并行码产生器由手动拨码开关 S1、S2、S3 控制产生帧同步码与 16 路数据位,每组发光二极管的前八位对应 8 个数据位。拨码开关拨上为 1,拨下为 0。

2)八选一电路采用 8 路数据选择器 74LS151,其管脚定义如图 1-3 所示。真值表如表 1-1 所示。

表 1-1 74LS151 真值表 C B A STR Y L L L L D0 L L H L D1 L H L L D2 L H H L D3 H L L L D4 H L H L D5 H H L L D6 H H H L D7 × × × H L 图 1-3

74LS151 管脚定义 74LS151 为互补输出的 8 选 1 数据选择器,数据选择端(地址端)为 C、B、A,按二进制译码,从 8 个输入数据 D0～D7 中选择一个需要的数据。STR 为选通端,低电平有效。

本信号源采用三组 8 选 1 电路,U12,U13,U15 的地址信号输入端 A、B、C 分别接 CPLD 输出的 74151_A、74151_B、74151_C 信号,它们的 8 个数据信号输入端 D0～D7 分别与 S1,S2,S3输出的 8 个并行信号相连。由表 1-1 可以分析出 U12,U13,U15 输出信号都就是以 8 位为周期的串行信号。

( ( 二) ) 模拟信号源实验实验原理

模拟信号源电路用来产生实验所需的各种低频信号:同步正弦波信号、非同步信号与音乐信

号。

( 一) 同步信号源( 同步正弦波发生器) 1、功用同步信号源用来产生与编码数字信号同步的 2KHz 正弦波信号,可用在 PAM 抽样定理、增量调制、PCM 编码实验,作为模拟输入信号。在没有数字存贮示波器的条件下,用它作为编码实验的输入信号,可在普通示波器上观察到稳定的编码数字信号波形。

2、电路原理图 2-1 为同步正弦信号发生器的电路图。它由 2KHz 方波信号产生器(图中省略了)、同相放大器与低通滤波器三部分组成。

C25333321411U19ATL0841098U19CTL084R1920KC35472W1100K2K1TP32KC7104C19104C14104+12V-12VR76k8R106k8R96k8R1510kTH1TH 图 2-1

同步正弦波产生电路 2KHz 的方波信号由 CPLD 可编程器件 U8 内的逻辑电路通过编程产生。

“2K 同步正弦波”为其测量点。U19A 及周边的电阻组成一个的同相放大电路,起到隔离与放大作用,。U19C 及周边的阻容网络组成一个截止频率为 2K 的二阶低通滤波器,滤除方波信号里的高次谐波与杂波,得到正弦波信号。调节 W1 改变同相放大器的放大增益,从而改变输出正弦波的幅度(0～5V)。

( 二) 非同步信号源非同步信号源利用混合信号SoC型8位单片机C8051F330,采用DDS(直接数字频率合成)技术产生。通过波形选择器 S6 选择输出波形,对应发光二极管亮。它可产生频率为180Hz~18KHz 的正弦波、180Hz~10KHz 的三角波与 250Hz~250KHz 的方波信号。按键 S7、S8分别可对各波形频率进行增减调整。

非同步信号输出幅度为 0~4V,通过调节 W4 改变输出信号幅度。可利用它定性地观察通信话路的频率特性,同时用作增量调制、脉冲编码调制实验的模拟输入信号。

3218 4U10ATL082C4104-12V+12VC31041TP4非同步信号调节幅度TH8TH3218 4U11ATL082R61100W4100KS6 SW-PBS7 SW-PBS8SW-PBR3010KR6015KC38330PC41100P567U10BTL082C40330PR2722KR2827KR2910KR3347KC26104C24104 +12V-12VC37330PP0.31P0.22P0.13P0.04GND5VDD6RST/C2CK7P2.0/C2D8P1.79P0.420P0.519P0.618P0.717P1.016P1.115P1.214P1.313P1.412P1.511P1.610U5C8051F3303.3VR596203.3VC2CKC2DC33104C30104C43100uD9LEDD10LEDD11LEDR77330R78330R80330R76100R74100R73100波形选择频率

+频率

-567U11BTL082R8310KR823.3KselR811KX013X114X215X312X41X55X62X74INH6A11B10C9VEE7X3VCC16GND8U14CD4051sel+12V567U20BTL082R8710KR853.3KR211K567U9BTL082+12V-12VC42330PR8415KR716.8KR233.3KC44200PR2510K3218 4U9ATL082sel1 3218 4U20ATL082R8810KR863.3KR22 1Ksel1+12V-12V ( 三) 音乐信号产生电路 1、功用音乐信号产生电路用来产生音乐信号,作模拟输入信号检查话音信道的开通情况及通话质量。

2、工作原理 D43.3VR34100E410uF/16V1234U21K13PIN1TP10MUSICVCCTH7THC6104C9104+12V-12V3218 4U7AR4751kR524k7R56100kC10 153R628k2R4010k567U7BC22682C11102C20222 图 2-3 音乐信号产生电路音乐信号产生电路见图 2-3。音乐信号由 U21 音乐片厚膜集成电路产生。该片的 1 脚为电源端,2 脚为控制端,3 脚为输出端,4 脚为公共地端。V CC 经 R34、D4 向 U21 的 1 脚提供 3、3V 电源电压,当 2 脚通过 K1 输入控制电压+3、3V 时,音乐片即有音乐信号从第 3 脚输出,经低通滤波器输出,输出端口为“音乐输出” ( 四) 载波产生电路 1、功用载波产生电路用来产生数字调制所需的正弦波信号,频率有 64KHz 与 128KHz 两种。

2、工作原理 64K 载波产生电路如图 2-4 所示,128K 载波产生电路如图 2-5 所示 64KHz(128KHz)的方波信号由 CPLD 可编程器件 U8 内的逻辑电路通过编程产生。“64K同步正弦波”(“64K”同步正弦波)为其测量点。U17A(U18A)及周边的电阻组成一个的同相放大电路,起到隔离与放大作用。U17D(U18D)及周边的阻容网络组成一个截止频率为64K(128KHz)的二阶低通滤波器,滤除方波信号里的高次谐波与杂波,得到正弦波信号。调节W2(W3)改变同相放大器的放大增益,从而改变输出正弦波的幅度(0～5V)。

321411U17ATL084C31104W250KR1451KR2447K121314U17DTL0841TP164KC21 470pfC28200pfR354k7R3110K64kC18104C15104C39 102R547k+12V-12VTH2TH 图 2-4

64K 载波产生电路 321411U18ATL084C32104W350KR1651KR2639k121314U18DTL0841TP2128KC23 330pfC29100pfR363k3R328k2128kC2104C12104C17 470pfR7239k+12V-12VTH3TH 图 2-5

128K 载波产生电路五、实验结果 1、

观测时钟信号输出波形。

拨码开关时钟

拨码开关时钟 0000 32、768M 1000 128K 0001 16、384M 1001 64K 0010 8、192M 1010 32K 0011 4、096M 1011 16K 0100 2、048M 1100 8K 0101 1、024M 1101 4K 0110 512K 1110 2K 0111 256K 1111 1K 根据上面表格进行测量:

2、

用示波器观测帧同步信号输出波形

3、用示波器观测伪随机信号输出波形

4、

观测 NRZ 码输出波形 1) 将拨码开关 S1,S2,S3 设置为“01110 10101010”,S5 设为“1010”,用示波器观测“NRZ”输出波形。

2) 保持码型不变,改变码速率(改变 S5 设置值),用示波器观测“NRZ”输出波形。

3) 保持码速率不变,改变码型(改变 S1、S2、S3 设置值),用示波器观测“NRZ”输出波形。

1、用示波器测量“2K 同步正弦波”、“64K 同步正弦波”、“128K 同步正弦波”各点输出的正弦波波形,对应的电位器 W1,W2,W3 可分别改变各正弦波的幅度。

2、用示波器测量“非同步信号源”输出波形。

1) 按键 S6 选择为“正弦波”,改变 W4,调节信号幅度(调节范围为 0～4V),用示波器观察输出波形。

2) 保持信号幅度为 3V,改变 S7、S8,调节信号频率(调节范围为 180Hz~18KHz),用示波器观察输出波形。

3) 将波形分别选择为三角波、方波,重复上面两个步骤。

3、将控制开关 K1 设为“ON”,令音乐片加上控制信号,产生音乐信号输出,用示波器在“音乐输出”端口观察音乐信号输出波形。

通信原理实验报告

CPLD可编程数字信号发生器实验

一、实验目的

1、熟悉各种时钟信号的特点及波形。 2、熟悉各种数字信号的特点及波形。

二、实验内容

1、熟悉CPLD可编程信号发生器各测量点波形。 2、测量并分析各测量点波形及数据。

三、实验仪器

1、通信原理 0 号模块一块 2、示波器一台

四、实验原理

1、CPLD数字信号发生器，包括以下五个部分： ① 时钟信号产生电路； ② 伪随机码产生电路； ③ 帧同步信号产生电路；

④ NRZ码复用电路及码选信号产生电路； ⑤ 终端接收解复用电路。

2、24位NRZ码产生电路

本单元产生NRZ信号，信号速率可根据输入时钟不同自行选择，帧结构如下图所示。帧长为24位，其中首位无定义，第2位到第8位是帧-，管理类，工作总结类，工作计划类文档，下载--

同步码，另外16路为2路数据信号，每路8位。此NRZ信号为集中插入帧同步码时分复用信号。LED亮状态表示1码，熄状态表示0码。

五、实验框图

六、实验步骤

1、观测时钟信号输出波形。

信号源输出两组时钟信号，对应输出点为“CLK1”和“CLK2”，拨码开关S4的作用是改变第一组时钟“CLK1”的输出频率，拨码开关S5的作用是改变第二组时钟“CLK2”的输出频率。拨码开关拨上为1，拨下为0，拨码开关和时钟的对应关系如下表所示

按如下方式连接示波器和测试点：

启动仿真开关，开启各模块的电源开关。

1）根据表1-2改变S4，用示波器观测第一组时钟信号“CLK1”的输出波形； 2）根据表1-2改变S5，用示波器观测第二组时钟信号“CLK2”的输出波形。

2、用示波器观测帧同步信号输出波形。

信号源提供脉冲编码调制的帧同步信号，在点“FS”输出，一般时钟设置为、-，管理类，工作总结类，工作计划类文档，下载--

256K，在后面的实验中有用到。按如下方式连接示波器和测试点：

启动仿真开关，开启各模块的电源开关。

将拨码开关S4分别设置为“0100”、“0111”或别的数字，用示波器观测“FS”的输出波形。

3、用示波器观测伪随机信号输出波形

伪随机信号码型为111100010011010，码速率和第一组时钟速率相同，S4控制。

按如下方式连接示波器和测试点：

4、观测NRZ码输出波形

信号源提供24位NRZ码，码型拨码开关S1，S2，S3控制，码速率和第二组时钟速率相同，S5控制。按如下方式连接示波器和测试点：

示波器通道通道１目标测试点 PN 说明 PN序列启动仿真开关，开启各模块的电源开关。

1）将拨码开关S1，S2，S3设置为“01110010 11001100 10101010”，S5设为“1010”，用示波器观测“NRZ”输出波形。`

2）保持码型不变，改变码速率，用示波器观测“NRZ”输出波形。

3）保持码-，管理类，工作总结类，工作计划类文档，下载--

速率不变，改变码型，用示波器观测“NRZ”输出波形。

七、实验结果

1．

CLK1 0000

CLK1 0001

CLK1 0010

CLK1 0011

CLK1 0100

CLK1 0101

CLK2 0000

CLK2 0001

CLK2 0010

随着时钟频率的变小，即周期逐渐变大 2、

S4 0100

S4 0111

频率越小产生的脉冲就越多，存在整数倍的关系，与位数有关系。是256HZ的8倍，即2的3次方，波形是其三倍。

3、

S4 0000

S4 改为0001

一定时间之后图形出现循环，每个周期内0和1出现的概率相等。 4、

S5 改为 0001

模拟信号源实验

一、实验目的

1、熟悉各种模拟信号的产生方法及其用途。 2、观察分析各种模拟信号波形的特点。

二、实验内容

1、测量-，管理类，工作总结类，工作计划类文档，下载--

并分析各测量点波形及数据。

2、熟悉几种模拟信号的产生方法，了解信号的来源、变换过程和使用方法。

三、实验仪器

1、通信原理 0 号模块一块

2、示波器一台

四、实验原理

滤波器三部分组成。

模拟信号源电路用来产生实验所需的各种低频信号：同步正弦波信号、非同步信号、音乐信号和载波信号。 1、同步正弦波信号 1）功用

同步信号源用来产生与编码数字信号同步的2KHz正弦波信号，可用在PAM抽样定理、增量调制、PCM编码实验，作为模拟输入信号。 2）电路原理

图2-1为同步正弦信号发生器的电路图。它2KHz方波信号产生器、同相放大器和低通

2KHz的方波信号CPLD可编程器件U8内的逻辑电路通过编程产生。“2K同步正弦波”为其测量点。U19A及周边的电阻组成一个的同相放大电路，起到隔离和放大作用。U19C及周边的阻容网络组成一个截止频率为2K的二阶低通滤波-，管理类，工作总结类，工作计划类文档，下载--

器，滤除方波信号里的高次谐波和杂波，得到正弦波信号。调节W1改变同相放大器的放大增益，从而改变输出正弦波的幅度。 2、非同步信号源

非同步信号源利用混合信号SoC型8位单片机C8051F330，采用DDS(直接数字频率合成)技术产生。通过波形选择器S6选择输出波形，对应发光二极管亮。它可产生频率为180Hz~18KHz的正弦波、180Hz~10KHz的三角波和250Hz~250KHz的方波信号。按键S7、S8分别可对各波形频率进行增减调整。

非同步信号输出幅度为0~4V，通过调节W4改变输出信号幅度。可利用它定性地观察通信话路的频率特性，同时用作增量调制、脉冲编码调制实验的模拟输入信号。

图2-2 非同步信号发生器电路

3、载波产生电路 1）功用

载波产生电路用来产生数字调制所需的正弦波信号，频率有64KHz和128KHz两种。 2）工作原理

64K载波产生电路如图2-4所示，128K载波产生电路-，管理类，工作总结类，工作计划类文档，下载--

如图2-5所示

64KHz(128KHz)的方波信号CPLD可编程器件U8内的逻辑电路通过编程产生。“64K同步正弦波”为其测量点。U17A(U18A)及周边的电阻组成一个的同相放大电路，起到隔离和放大作用。U17D(U18D)及周边的阻容网络组成一个截止频率为64K的二阶低通滤波器，滤除方波信号里的高次谐波和杂波，得到正弦波信号。调节W2(W3)改变同相放大器的放大增益，从而改变输出正弦波的幅度。

图2-4 64K载波产生电路

图2-5 128K载波产生电路

五、实验步骤

1、按如下方式连接示波器和测试点：

示波器通道通道１目标测试点 2K同步正弦波说明 2K同步正弦波启动仿真开关，开启各模块的电源开关。

用示波器测量“2K同步正弦波”输出波形、调节W1 可改变信号输出幅度。同理，观测“64K同步正弦波”、“128K同步正弦-，管理类，工作总结类，工作计划类文档，下载--

波”各点输出的波形，对应的电位器W2，W3可分别改变各正弦波的幅度。

2、用示波器测量“非同步模拟信号”输出波形。按如下方式连接示波器和测试点：

示波器通道通道１目标测试点非同步模拟信号说明正弦波、方波、三角波启动仿真开关，开启各模块的电源开关。

1）按键S6选择为“正弦波”，改变W4，调节信号幅度，用示波器观察输出波形。

2）保持信号幅度为3V，改变S7、S8，调节信号频率，用示波器观察输出波形。

3）将波形分别选择为三角波、方波，重复上面两个步骤。

六、结果分析

各图形所对应的W1、W2、W3、W4、W5可分别改变图形的幅值，逆时针旋转幅值将会变大，但是改变频率并不影响图形的幅值。

1、

2K 同步正弦波

64K 同步正弦波

128K 同步正弦波

2、正弦波

未调整时

幅度3V保持不变，改变频率

方波

未-，管理类，工作总结类，工作计划类文档，下载--

调整时

改变频率后

三角波

未调整时

改变频率后

振幅键控调制与解调实验

一、实验目的

1、掌握用键控法产生ASK信号的方法。 2、掌握ASK非相干解调的原理。

二、实验内容

1、观察ASK调制信号波形 2、观察ASK解调信号波形。

三、实验仪器

1、通信原理 0 号模块一块 2、通信原理 3 号模块一块 3、通信原理 4 号模块一块 4、通信原理 7 号模块一块 5、示波器一台

四、实验原理

调制信号为二进制序列时的数字频带调制称为二进制数字调制。于被调载波有幅度、频率、相位三个独立的可控参量，当用二进制信号分别调制这三种参量时，就形成了二进制振幅键控(2ASK)、二进制移频键控、二进制移相键控(2PSK)三种最基本的数字频带调制信号，而每种调制信号的受控参量只有两种离散变换状态。 1）2ASK调制原理

在振幅键控中载波幅度

-，管理类，工作总结类，工作计划类文档，下载--

是随着基带信号的变化而变化的。使载波在二进制基带信号1或0的控制下通或断，即用载波幅度的有或无来代表信号中的“1”或“0”，这样就可以得到2ASK信号，这种二进制振幅键控方式称为通—断键控。2ASK信号典型的时域波形如图9-1所示，其时域数学表达式为：

式中，A为未调载波幅度，Wc为载波角频率，an为符合下列关系的二进制序列的第n个码元：

综合式9-1和式9-2，令A＝1，则2ASK信号的一般时域表达式为：

式中，Ts为码元间隔，g(t)为持续时间 [－Ts/2，Ts/2] 内任意波形形状的脉冲，而S(t)就是代表二进制信息的随机单极性脉冲序列。

图9-1 2ASK信号的典型时域波形

2ASK信号的产生方法比较简单。首先，因2ASK信号的特征是对载波的“通－断键控”，用一个模拟开关作为调制载波的输出通/断控制门，二进制序列S(t)控制-，管理类，工作总结类，工作计划类文档，下载--

门的通断，S(t)＝1时开关导通；S(t)＝0时开关截止，这种调制方式称为通－断键控法。其次，2ASK信号可视为S(t)与载波的乘积，故用模拟乘法器实现2ASK调制也是很容易想到的另一种方式，称其为乘积法。

2）2ASK解调原理。

2ASK解调有非相干解调和相干解调两种方法，相应的接收系统原理框图如图9-2所示：

非相干方式

相干方式

五、实验框图

六、实验步骤

1、ASK调制实验

1）按照下表进行实验连线：

源端口信号源：PN 目的端口模块3：ASK-NRZ 连线说明 S4拨为1100，PN是8K伪随机序列信号源：64K同步正弦波模块3：ASK载波提供ASK调制载波，幅度为4V 2）按如下方式连接示波器和测试点：

示波器通道通道１通道２目标测试点 PN ASK-OUT 说明 PN码信号 ASK调制输出波形启动仿真开关，开启各模块的电源开关。

3）-，管理类，工作总结类，工作计划类文档，下载--

S4拨为1100，PN设置为8K伪随机序列。以信号输入点“ASK-NRZ”的信号为内触发源，用示波器观察点 “ASK-OUT”输出，即为PN码经过ASK调制后的波形。

4）通过信号源模块上的拨码开关S4控制产生PN码的频率，改变送入的基带信号，重复上述实验；也可以改变载波频率来实验。 2、ASK解调实验

1）关闭仿真开关，接着上面ASK调制实验继续连线：

源端口模块3：ASK-OUT 模块4：ASK-DOUT 模块7：BS 目的端口模块4：ASKIN 模块7：DIN 模块3：ASK-BS 连线说明 ASK解调输入锁相环法位同步提取信号输入提取的位同步信号 2）按如下方式连接示波器和测试点：

示波器通道通道１通道２目标测试点 PN OUT1 说明 PN序列信号经过判决输出启动仿真开关，开启各模块的电源开关。

3）将模块7上的拨码开关S2拨为“ASK-NRZ”频率的16倍，如：“ASK-NRZ” 选8K时，S2选128K，即-，管理类，工作总结类，工作计划类文档，下载--

拨“1000”。观察模块4上信号输出点“ASK-DOUT”处的波形，把电位器W3顺时针拧到最大，并调节的电位器W1，直到在“ASK-DOUT”处观察到稳定的PN码。

3）观察ASK解调输出“OUT1”处波形，并与信号源产生的PN码进行比较。调制前的信号与解调后的信号形状一致，相位有一定偏移。

4）通过信号源模块上的拨码开关S4控制产生PN码，改变送入的基带信号，重复上述实验；也可以改变载波频率来实验。

七、实验结果

1、调制

2、解调

八、结果分析

方波为调制信号，与一个正弦波的载波相乘，按正弦波的变化而变化，所以大体为正弦波的形状，因为采用二进制键控的方法，使载波在二进制基带信号1或0的控制下通或断，即用载波幅度的有或无来代表信号中的“1”或“0”，这样就可以得到2ASK信号。因为存在干扰，所以结果图形不是特别明显。

解调过程，是因为通过带通滤波器，将有幅-，管理类，工作总结类，工作计划类文档，下载--

值的波形留下，后又通过全波整流器，将负半轴的波形翻到正半轴，然后在通过低通滤波器，最后经过抽样判决即得到了最终的解调波形，因为也是存在干扰等误差所以波形有小的波动。

移相键控调制与解调实验

一、实验目的

1、掌握绝对码、相对码的概念以及它们之间的变换关系和变换方法。 2、掌握用键控法产生PSK/DPSK信号的方法。 3、掌握PSK/DPSK相干解调的原理。

4、掌握绝对码波形与DPSK信号波形之间的关系。

二、实验内容

1、观察绝对码和相对码的波形和转换关系。 2、观察PSK/DPSK调制信号波形。 3、观察PSK/DPSK解调信号波形。

三、实验仪器

1、通信原理 0 号模块一块 2、通信原理 3 号模块一块 3、通信原理 4 号模块一块 4、通信原理 7 号模块一块 5、示波器一台

四、实验原理

1、2PSK/2DPSK调

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制原理

PSK调制在数字通信系统中是一种极重要的调制方式，它的抗干扰噪声性能及通频带的利用率均优先于ASK移幅键控和FSK移频键控。因此，PSK技术在中、高速数据传输中得到了十分广泛的应用。

PSK信号是用载波相位的变化表征被传输信息状态的，通常规定0相位载波和π相位载波分别代表传1和传0，其时域波形示意图如图11-1所示。

设二进制单极性码为an，其对应的双极性二进制码为bn，则2PSK信号的一般时域数学表达式为：

式可见，2PSK信号是一种双边带信号。

我们知道，2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，在这种绝对移相的方式中，于发送端是以某一个相位作为基准的，因而在接收系统也必须有这样一个固定基准相位作参考。如果这个参考相位发生变化，则恢复的数字信息就会与发送的数字信息完全相反，从而造成错误的恢复。这种现象常称为2PSK的“倒π”现象，因此，-，管理类，工作总结类，工作计划类文档，下载--

实际中一般不采用2PSK方式，而采用差分移相方式。

2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方式。例如，假设相位值用相位偏移x表示，并设

图11-2为对同一组二进制信号调制后的2PSK与2DPSK波形。从图中可以看出，2DPSK信号波形与2PSK的不同。2DPSK波形的同一相位并不对应相同的数字信息符号，而前后码元相对相位的差才唯一决定信息符号。这说明，解调2DPSK信号时并不依赖于某一固定的载波相位参考值。只要前后码元的相对相位关系不破坏，则鉴别这个关系就可以正确恢复数字信息，这就避免了2PSK方式中的“倒π”现象发生。同时我们也可以看到，单纯从波形上看，2PSK与2DPSK信号是无法分辨的。这说明，一方面，只有已知移相键控方式是绝对的还是相对的，才能正确判定原信息；另一方面，相对移相信号可以看成是把数字信息序列变换成相对码，然后再根据-，管理类，工作总结类，工作计划类文档，下载--

相对码进行绝对移相而形成。

为了便于说明概念，我们可以把每个码元用一个如图11-3所示的矢量图来表示。图中，虚线矢量位置称为基准相位。在绝对移相中，它是未调制载波的相位；在相对移相中，它是前一码元载波的相位。如果假设每个码元中包含有整数个载波周期，那么，两相邻码元载波的相位差既表示调制引起的相位变化，也是两码元交界点载波相位的瞬时跳变量。根据ITU-T的建议，图11-3所示的移相方式，称为A方式。在这种方式中，每个码元的载波相位相对于基准相位可取0、

π。因此，在相对移相后，若后一码元的载波相位相对于基准相位为0，则前后两码元载波的相位就是连续的；否则，载波相位在两码元之间要发生跳变。图11-3所示的移相方式，称为B方式。在这种方式中，每个码元的载波相位相对于基准相位可取π/2。因而，在相对移相时，相邻码元之间必然发生载波相位的跳变。这样，在接收端接收该信号时，-，管理类，工作总结类，工作计划类文档，下载--

如果利用检测此相位变化以确定每个码元的起止时刻，即可提供码元定时信息，这正是B方式被广泛采用的原因之一。

2DPSK的调制原理与2FSK的调制原理类似，也是用二进制基带信号作为模拟开关的控制信号轮流选通不同相位的载波，完成2DPSK调制，其调制的基带信号和载波信号分别从“PSK-NRZ”和“PSK载波”输入，差分变换的时钟信号从“PSK-BS”点输入，其原理框图如图11-4所示：

①差分变换

在数据传输系统中，于相对移相键控调制具有抗干扰噪声能力强，在相同的信噪比条件下，可获得比其他调制方式更低的误码率，因而这种方式广泛应用在实际通信系统中。

DPSK调制是采用码型变换法加绝对调相来实现，既把数据信息源作为绝对码序列?an?，通过差分编码器变成相对码序列?bn?，然后再用相对码序列?bn?，进行绝对移相键控，此时该调制的输出就是DPSK已调信号。绝对码是以宽带信号码元的电平-，管理类，工作总结类，工作计划类文档，下载--

直接表示数字信息的，如规定高电平代表“1”，低电平代表“0”。

相对码是用基带信号码元的电平与前一码元的电平有无变化来表示数字信息的，如规定：相对码中有跳变表示1，无跳变表示0。

图11-6是差分编码器电路，可用模二加法器延时器是它的工作波形图。 ②相乘器

实现输入载波信号和基带信号的相乘变换，输出相应调制信号。

2、2DPSK解调原理

2DPSK解调最常用的方法是极性比较法和相位比较法，这里采用的是极性比较法对2DPSK信号进行解调。

五、实验框图

六、实验步骤

1、PSK/DPSK调制实验 1）按照下表进行实验连线：

源端口目的端口信号源：PN 信号源：128K同步正弦波模块3：PSK-NRZ 模块3：PSK载波 S4拨为“1010”，PN是32K伪随机码提供PSK调制载波，幅度为4V 连线说明 2）按如下方式连接-，管理类，工作总结类，工作计划类文档，下载--

示波器和测试点：

示波器通道通道１通道２目标测试点 PSK-NRZ PSK-OUT 说明输入PN码信号 PN码经过PSK调制后的波形启动仿真开关，开启各模块的电源开关。

3）将开关K3拨到“PSK”端，以信号输入点“PSK-NRZ”的信号为内触发源，用双踪示波器同时观察点“PSK-NRZ”与“PSK-OUT”输出的波形。

4）关闭仿真开关，不改变PSK调制实验连线。将开关K3拨到“DPSK”端，增加连线：

源端口信号源：CLK1 目的端口模块3：PSK-BS 连线说明 DPSK位同步时钟输入再启动仿真，以信号输入点“PSK-NRZ”的信号为内触发源，用双踪示波器同时观察点“PSK-NRZ”与“PSK-OUT”输出的波形。

5）通过信号源模块上的拨码开关S4改变PN码频率后送出，重复上述实验。 2、PSK/DPSK解调实验

1）恢复PSK调制实验的连线，K3拨到“PSK”端，然后增加以下连线：

源端口目的端-，管理类，工作总结类，工作计划类文档，下载--

口模块3：PSK-OUT 模块3：PSK-OUT 模块7：模块4：PSKIN 模块7：PSKIN 模块4：PSK解调输入载波同步提取输入提供同步解调载波锁相环法位同步提取信号输入模块7：BS 模块3：PSK-BS 提取的位同步信号连线说明载波输出载波输入模块4：模块7：PSK-DOUT DIN 2）按如下方式连接示波器和测试点：

示波器通道通道１通道２目标测试点 PSK-DOUT OUT3 说明信号整流低通后输出信号经过判决输出启动仿真开关，开启各模块的电源开关。

2）将模块7上的拨码开关S2拨为“0110”，观察模块4上信号输出点“PSK-DOUT”

处的波形。并调节模块4上的电位器W4，直到在该点观察到稳定的PN码。

3）用示波器双踪分别观察模块3上的“PSK-NRZ”和模块4上的“OUT3”处的波形，比较二者波形。

4）通过信号源模块上的拨码开关S4改变PN码频率后送出，重复上述实验。 5）DPSK解调与PSK解调基-，管理类，工作总结类，工作计划类文档，下载--

本相同，它多了一个逆差分变换过程，注意通过开关K1选择DPSK方式解调，学生可以在老师的指导下自己完成连线观察解调波形。

七、实验结果

调制

八、结果分析

2PSK、2DPSK都是根据相角变化来调制，二者的区别在于2PSK信号是用载波的不同相位直接去表示相应的数字信号而得出的，2DPSK方式即是利用前后相邻码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方式。

码型变换实验

一：实验目的

1、了解几种常用的数字基带信号。 2、掌握常用数字基带传输码型的编码规则。 3、掌握常用CPLD实现码型变换的方法。

二：实验内容

1、观察NRZ码、AMI码、HDB3码的波形。 2、观察全0码或全1码时各码型的波形。 3、观察HDB3码、AMI码的正负极性波形。

4、AMI码、HDB3码、经过码型反变换后的输出波形。

三：实验仪器

1、通信原理 0 号模块一块 2、通信原

-，管理类，工作总结类，工作计划类文档，下载--

理 6 号模块一块 3、通信原理 7 号模块一块 4、示波器一台

四：实验原理

1、基本原理

在数字通信中，有些场合可以不经过载波调制和解调过程而让基带信号直接进行传输。例如，在市区内利用电传机直接进行电报通信，或者利用中继方式在长距离上直接传输PCM信号等。这种不使用载波调制装臵而直接传送基带信号的系统，我们称它为基带传输系统，它的基本结构如图15-1所示。

该结构信道信号形成器、信道、接收滤波器以及抽样判决器组成。这里信道信

号形成器用来产生适合于信道传输的基带信号，信道可以是允许基带信号通过的媒质；接收滤波器用来接收信号和尽可能排除信道噪声和其他干扰；抽样判决器则是在噪声背景下用来判定与再生基带信号。

若一个变换器把数字基带信号变换成适合于基带信号传输的基带信号，则称此变换器为数字基带调制器；相反，把信道基带信号变换成原始数字-，管理类，工作总结类，工作计划类文档，下载--

基带信号的变换器，称之为基带解调器。

基带信号是代码的一种电表示形式。在实际的基带传输系统中，并不是所有的基带电波形都能在信道中传输。例如，含有丰富直流和低频成分的基带信号就不适宜在信道中传输，因为它有可能造成信号严重畸变。单极性基带波形就是一个典型例子。再例如，一般基带传输系统都从接收到的基带信号流中提取定时信号，而收定时信号又依赖于代码的码型，如果代码出现长时间的连“0”符号，则基带信号可能会长时间出现0电位，而使收定时恢复系统难以保证收定时信号的准确性。归纳起来，对传输用的基带信号的主要要求有两点：对各种代码的要求，期望将原始信息符号编制成适合于传输用的码型；对所选码型的电波形要求，期望电波形适宜于在信道中传输。 2、编码规则 AMI码

AMI码的全称是传号交替反转码。这是一种将信息代码0(空号)和1(传号)按如下方式进行编码的码：代码的0仍变换为传-，管理类，工作总结类，工作计划类文档，下载--

输码的0,而把代码中的1交替地变换为传输码的+1，-1，+1，-1，……。例如：信息代码：1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1…… AMI码： +1 0 0-1+1 0 0 0-1+1-1……

于AMI码的传号交替反转，故于它决定的基带信号将出现正负脉冲交替，而0电位保持不变的规律。这种基带信号无直流成分，且只有很小的低频成分，因而它特别适宜在不允许这些成分通过的信道中传输。

除了上述特点以外，AMI码还有编译码电路简单以及便于观察误码情况等优点，它是以种基本的线路码，在高密度信息流得数据传输中，得到广泛采用。但是，AMI码有一个重要缺点，即当它用来获取定时信息时，于它可能出现长的连0串，因而会造成提取定时信号的困难。 2、HDB3码

HDB3码是对AMI码的一种改进码，它的全称是三阶高密度双极性码。其编码规则如下：先检查消息代码的连0情况，当没有4个或4个-，管理类，工作总结类，工作计划类文档，下载--

以上连0串时，按照AMI码的编码规则对信息代码进行编码；当出现4个或4个以上连0串时，则将每4个连0小段的第4个0变换成与前一非0符号同极性的符号，用V表示，为使附加V符号后的序列不破坏“极性交替反转”造成的无直流特性，还必须保证相邻V符号也应极性交替。当两个相邻V符号之间有奇数个非0符号时，用取代节“000V”取代4连0信息码；当两个相邻V符号间有偶数个非0符号时，用取代节“B00V”取代4连0信息码。例如：

代码： 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 000 0 1 1 AMI码： -1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 -1 +1 000 0 -1 +1 HDB3码：-1 0 0 0 -V +1 0 0 0 +V -1 +1 -B00 -V -1 +1

HDB3码的特点是明显的，它除了保持AMI码的优点外，还增加了使连0串减少到至多3个的优点，而不管信息源的统计特性如何。这对于定时信号的恢复是十

分有利的。HDB3码是CCITT推荐使用的码型之一。

五：实验步骤：

，HDB3-，管理类，工作总结类，工作计划类文档，下载--

码编解码电路观测 1）对照下表完成实验连线：

源端口信号源：NRZ 信号源：CLK2 模块6：HDB3/AMI-OUT 模块7：位同步输出模块6：DOUT1 模块6：DOUT2 模块6：HDB3/AMI-OUT 目的端口模块6：NRZIN 模块6：BS 模块7：输入模块6：BSR 模块6：IN-A 模块6：IN-B 模块6：HDB3/AMI-IN 模块6：OUT-A 模块6：OUT-B 模块6：DIN1 模块6：DIN2 电平反变换A路编码输出电平反变换B路编码输出连线说明 8KNRZ码基带传输信号输入提供编译码位时钟锁相环法同步提取输入提取的位同步输入电平变换A路编码输入电平变换B路编码输入电平反变换输入 2）可参考如下方式连接示波器和测试点：

示波器通道通道１通道２目标测试点 NRZIN HDB3/AMI-OUT 说明输入NRZ信号编码输出信号启动仿真开关，开启各模块的电源开关。

3）通过模块6上的拨码开关S1选择码型为AMI码，即“01000000”。 4）将信-，管理类，工作总结类，工作计划类文档，下载--

号源S4、S5拨到“1100”，S1、S2、S3分别设为“01110010”“00011000”

“01000011”。

5）模块7的S2设臵为“1000”。

6）以 “NRZIN”为内触发源，分别用双踪示波器观测“DOUT1”，“DOUT2”，“HDB3/AMI-OUT”三点的波形。

7）以 “NRZIN”为内触发源，用双踪示波器观测“OUT-A”，“OUT-B”，“NRZ-OUT”三点的波形，观察解码波形与初始信号是否一致。

8）通过拨码开关S1选择码型为HDB3码，重复上述步骤。

2．将信号源模块上的拨码开关S1，S2，S3全部拨为0或者全部拨为1，重复步骤1、2，观察各码型编解码输出。

六：实验结果

输入8K的NRZ码和AMI输出波形。

输入8K的NRZ码和HDB3输出波形。